第三章 灌装机械
第一节 概述
第二节 等压灌装机
第三节 负压灌装机
第四节 常压灌装机
第五节 机械压力灌装机
一、灌装的液体产品和容器
二、灌装机的分类
三、灌装机的主要结构及其作用
第一节 概述
包装机械即完成全部或部分包装过程的一
类机器。包装过程包括充填、裹包、封口
等主要包装工序，以及与其相关的前后工
序，如清洗、干燥、杀菌、堆码、拆卸等，
也包括打印、贴标、计量等辅助工序。
灌装机械：将液体产品充填到包装容器内
的机械。
1、灌装的液体产品
（1）根据粘度液体产品：
低粘度液体产品：低粘度液体产品指的是粘度小于100厘泊的液体
产品。如：酱油、醋、白酒、果汁。
高粘度液体产品：高粘度产品指的是粘度大于100厘泊的液体产品。
例如：豆瓣酱、番茄酱、牙膏、肉糜。
（2）根据液体产品中是否溶有二氧化碳气体的液体分：
含气液体产品：其中不含酒精成分的饮料又成为软饮料：汽水。
含有酒精成分的含气液体又称硬饮料：啤酒、香槟酒。
不含气液体产品：不溶有气体大的液体产品：白酒、醋等。
一、灌装的液体产品和包装容器
一、灌装的液体产品和包装容器
2、包装容器
根据强度：
柔性包装容器、刚性包装容器。
二、灌装机的分类
1、根据灌装方法区分：
常压灌装机：在常压状态下降液体产品充填到包装容器中的机
器。低粘度不含气。
负压灌装机：先将包装容器内抽气形成负压，然后再将液体产
品充填到包装容器内的机器。
压差式负压灌装机：贮液箱处于常压，只对包装容器抽气形
成负压，依靠贮液箱和容器中的压力差将液体产品充填到包装
容器内的机器。
重力式负压灌装机：将贮液箱和包装容器都抽气形成负压，
液体产品靠自重充填到包装容器内的机器。
含维生素的饮料、有毒农药、化工试剂
等压灌装机：先向包装容器内充气，使其内部的气体压力和贮
液箱内的气体压力相等，然后将液体产品充填到包装容器内的
机器：含气
压力法灌装机：利用外部的机械压力将液体产品充填到包装内
的机器。粘度大的产品。
二、灌装机的分类
2、根据包装容器内的传送方式分
直线型灌装机：在灌装时，包装容器由
一个工位直线式间歇地到另一个工位，
并在停歇时完成灌装的机器。
旋转型灌装机：包装容器进入灌装工位
后，围绕工作台回转一周，做等速运动，
并完成灌装。
三、灌装机的主要结构及其作用
1、主要结构：
液料：由进液管进入贮液箱
瓶子：由输送装置、星形拨轮、升降机构（瓶
子上升、回转）
瓶子和灌装阀接触开始灌装，结束时星形拨轮
拨出。
包装容器供送装置、灌装液料的供送装置、灌
装阀
三、灌装机的主要结构及其作用
2、包装容器的供送装置。
旋转型灌装机在灌装时要用瓶、罐等包装容器，
要按包装工艺路线、速度、间距和状态进入包
装工位。常用的供送装置由链带式、动梁推进
式、螺杆和星形拨轮等。
2、包装容器的供送装置
（1）螺杆式供送装置。这种装置可将规则或
不规则排列的成批包装容器，按照包装工艺
要求的条件完成增距、减距、分流、升降和
翻身等动作，并将包装容器逐个送到包装工
位。
① 等螺距螺杆供送装置。
② 变螺距螺杆供送装置。
③ 特种变螺距螺杆供送装置。
2、包装容器的供送装置
（2）星形拨轮。星形拨轮的作用是将螺杆供
送装置送来的包装容器，按照包装工艺要求
送到灌装机的主传动机构上；或将已灌装完
的包装容器传送到压盖机工位上。
（3）包装容器升降机构。升降机构的作用是
将送来的包装容器上升到规定的高度，以便
完成灌装，然后再把灌装完的包装容器下降
到规定位置。目前的升降机构有三种形式：
（3）包装容器升降机构
① 机械式升降机构
特点：这种升降机构结构简单，但机械磨损大，压缩
弹簧易失效，工作可靠性差；同时对灌装瓶的质量要
求较高。该机构主要用于灌装不含气液料的灌装机中。
②气动式升降机构。该升降机构的工作原理是：当气
源的压缩空气经气管进入气缸时，推动活塞连同托瓶
台上升，完成升瓶动作。
③气动-机械混合式升降机构。
3、灌装液料的供送装置
将液料由贮液槽经泵、输液管道送到贮液箱中
的装置称为液料供送系统。包括贮液槽、泵、
管道、阀门、贮液箱及高度调节装置、液位控
制器等。
（1）液料供送系统
a常压法供料系统：液体产品由高位槽或泵经
输液管送进灌装机的贮液箱，贮液箱内液面一
般由浮子式控制器保持基本恒定，贮液箱内的
流体产品再经过灌装阀的开关进入待灌容器中。
b负压法供料系统：
负压法单室供料系统： 工作原理：被灌液体经输
液管1由进液孔3送入贮液
箱5内,箱内液面依靠浮子
液位控制器4控制基本恒定,
箱内液面上部空间的气体
由真空泵经真空管2抽走,
从而形成真空,瓶子由托瓶
台7带动上升并首先打开气
阀9对瓶内抽气,接着瓶子
继续上升打开液阀8进行灌
液,瓶内被置换的气体吸至
贮液箱内再被抽走。
特点：
（1）真空室和贮液室合为一
体。
（2）结构简单，贮存箱液面
成为扩散面，不宜灌装具有
芳香气温的液料。
负压双室供料系统：真空室和贮液箱分开
负压三室供料系统：贮液箱上方设有两个真空室
特点：
增加真空度的范
围，但增加了灌
装机的高度，对
灌装机的稳定性
有影响。
1-齿轮 2-工作台 3-浮子
4-贮液箱 5-灌装阀 6-进液管
7-上阀门 8-真空分配室
9-真空软管 10-换向阀
11-总装料管 12-真空管
13-真空室 14-下阀门 15-凸轮
c等压灌装法供料系统
等压单室供料系统
等压三室供料系统：将贮液箱、供气室和排气
室分开单独设置
D机械压力法供料系统
灌装粘稠物料时，要加上外界机械压力才能完
成。
（2）灌装液料的定量机构
控制液位定量法、定量杯定量法、定量泵定量法、
电子式计量法
A控制液位定量法
（1）控制灌装
容器内液位的
高度来达到预
定的灌装量
（2）适用于灌
装含气饮料
1-排气管 2-支架 3-紧固螺母 4-弹簧 5-橡皮垫 6-滑套 7-灌装头
8-调节螺母
B定量杯定量法
先将液料注入定量杯里，然后将定量杯内的液料注
入包装容器的。
（1）不适合含气
饮料的灌装
（2）灌装过程：
进液管隔板11两边
的上孔12和下孔
10均与阀体中的中
间槽13相通，使定
量杯内的液料由管
2流入瓶内，瓶内
气体由透气孔9排
出
1-定量杯 2-定量调节管 3-阀体 4-紧固螺母 5-密封圈
6-进液管 7-弹簧 8-灌装头 9-透气孔 10-下孔 11-隔板
12-上孔 13-中间槽 14-贮液箱
C定量泵定量法
先将粘稠的液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容
器内。每次灌装量等于活塞缸内液料的容积。
灌装过程：
活塞杆4下降，接通进液
流路7，液料进入活塞缸6
内完成液料的计量；
三向阀回转换向，切断进
液流路7，同时打开充填
流路2，活塞杆4上行，将
活塞盖内的液料推入瓶内；
当活塞上升到活塞缸最上
面时，灌装。结束
1-三相阀 2-液体充填流路 3-灌装管嘴 4-活塞杆
5-活塞 6-活塞缸 7-进液体流路 8-贮液料器
(3)贮液箱高度调节装置
调节贮液箱和装有托瓶台的下转盘之间距离的
装置，有中央调节式和三支柱式
无导向机构的调节装置调节过
程：
先松开紧固螺栓3，再转动贮
液箱，当贮液箱底部与下转盘
4之间的距离适应包装容器时，
可将灌装阀和托瓶台中心位置
对准，最后紧固贮液箱。
结构简单，运转时稳定性差，
适用于广口瓶和金属罐等包装
容器的灌装。
1-贮液箱支柱 2-法兰式螺母 3-紧固螺
母 4-灌装机下转盘
有导向机构的调节装置
调节过程：
松开锁紧螺母1，退出销
轴2，转动蜗轮、蜗杆，
使贮液箱上下移动，达
到所要求的高度。
贮液箱稳定性好，故适
用小型灌装机。
1-锁紧螺母 2-销轴 3-导向平键 4-贮液箱立柱 5-蜗轮 6-蜗杆 7-罩壳 8-支座
三支柱调节式
调节过程：
松开压紧螺母4，摇动
手轮7，此时链轮转动，
螺母9可使三根立柱10
同时升降，实现贮液箱
的高度调节。
1-贮液箱 2-套筒 3-导向压块 4-压
紧螺母 5-中心支柱 6-转盘 7-手
轮 8-链轮 9-螺母 10-调节支柱
第二节 等压灌装机
等压灌装机组总体结构示意图
1－控制环支架 2－环形液室 3－开关拨叉 4－环形回气卸压室 5－拨瓶星轮
6－分件供送螺杆 7－驱动轮 8－轴承 9－回气管 10－中心进液管 11－进气管
12－压缩空气管 13－蜗杆减速器 14－压盖装置高度调节杆 15－压盖装置支架
16－压盖监控装置 17－压盖头 18－王冠盖进给通道 19－王冠盖整理装置
20－灌装阀 21－灌装装置高度调节机构
一、主要技术参数
灌装物料；灌装容器；灌装阀头数；生产能力；电
机功率
二、等压灌装机的总体结构
主要有环形液室2、拨瓶星轮5、分件供送螺杆6、中
心进液管10、进气管11、灌装阀20等组成。
三、工作原理
瓶子由分件螺杆6和拨瓶星轮5送至托瓶台，瓶子上
升后瓶口与灌装阀紧密接触，进行等压灌装，灌装
结束后，由拨轮将瓶子送至压盖机。
四、主要部件的结构
1、包装容器供送装置
2、液料供送装置
（1）液料供送系统
由入液管、无菌压缩气管、环形液缸等组成。
（2）液位控制系统
当进液压力有波动时，贮液箱内的液面就不
稳定了，为了自动控制液面在某一规定范围内，
在贮液箱内设有低液位控制浮球和高液位控制浮
球。
液料供送系统示意图
1－无菌压缩气管 2－入液总管 3－液位控制浮泡 4－环形液缸 5－入液头中心管 6
－入液头外套 7－中心柱 8－供液管 9－灌装阀 10－控制曲线板 11－中心柱 12
－贮液箱支柱 13－出瓶曲线板14－底版 15－轴承 16－底座 17－注油嘴 18－压
缩气管 19－环形气管 20－油雾喷嘴 21－升瓶气缸 22－灌装机平台 23－瓶托
入液总阀示意图
1－入液总阀 2－先运行阀3－入夜管 4－透明管
供气管路布置图
1－低液位控制阀 2－环形贮液箱 3－无菌压缩气管 4－平衡气压
管5－入贮液箱气管 6－放气管 7－充气阀 8－高液位控制阀 9－
液面视镜 10－溢流管 11－泄液管
低液位控制浮球示意图
1－浮球 2－重锤 3－浮球杆 4－密封垫 5－浮球盖 6－针阀
7－排气嘴
控制贮液箱最低液位
高液位控制浮球示意图
1－浮球 2－重锤 3－浮球杆 4－贮液箱 5－浮球盖 6－滑套 7－进气
孔 8－密封圈9－杠杆
3、灌装阀
（1）等压灌装的原理：等压灌装首先向包装容器中充
气，使其压力等于贮液箱内的气相压力，然后再打开进
液叩，在液料的自重作用下流入包装容器内。
基本程序：
充气等压。
进液回气。
排气卸压。
排除余液。
等压灌装过程示意图
1－进液管 2－进气管 3－旋塞 4－排气管
（2）灌装阀的结构和工作原理
充气等压：瓶托气缸将瓶子提起，使灌装阀下面的对中罩22与瓶
口对中，空瓶继续上升，瓶口胶垫21与阀座胶垫密封，这时由于
对中罩顶起下推杆17，通过跳珠16和上推杆14将气阀打开，使
贮液箱内的气室的无菌压气体经气阀周围上的三个凹槽通入，经
灌装阀中心孔道和回气管相通，进入瓶内，使贮液箱气压与瓶内
气压达到平衡，完成充气等压。
进液回气、完成灌装：贮液箱和空瓶气压达到平衡后，气阀12上
升，即解除气阀套11向下的压力，同时瓶内的气压增加了液阀下
端向上的压力，压缩弹簧10克服液阀自重和上面液体的压力，将
液阀自动打开，贮液箱内的液体从气管1外部的环形道及分流圈
19沿着瓶子内壁流下；同时瓶内气体从气管中心孔道及上部气门
返回贮液箱气室，完成进液回气。控制凸轮碰撞关阀按钮5，使
装在按钮末端的跳珠16向右移动，上推杆14下降，同时关闭气阀
和液阀完成灌装。
排气卸压。固定在贮液箱外围的控制凸轮打开排气阀4
，使瓶颈部分残留的压缩气体从排气嘴2排出，完成排
气卸压过程。
排除余液。气管1中心孔道残留的余液全部流入瓶内。
当下推杆降至下限位置时，由于关阀按钮5脱离固定凸
轮的作用，使跳珠16在弹簧的作用下向左移动，使灌
装阀恢复到初始位置，整个灌装过程结束。
（3）灌装阀的特点：
气压相等时打开阀门，实现无瓶不灌装；
爆瓶时，对中罩22因无瓶上升压力而自动下降，解除
了上推杆14和下推杆17的压力，此时弹簧15推下下推
杆，并通过气阀12将灌装阀关闭，不会再损失液料。
气动式多移阀结构简图
1－气管 2－排气嘴 3－针阀 4－排气阀 5－关阀按钮 6－弹簧
7－阀座 8－液阀套 9－液阀 10－液阀弹簧11－气阀套
12－气阀 13－推杆套 14－上推杆 15－气阀弹簧 16－跳珠
17－下推杆 18－阀座胶垫 19－分流圈 20－升瓶导杆 21－
瓶口胶垫 22－对中罩 23－清洗护罩 24－拨爪 25－凸销
第三节 负压灌装机
一、主要技术参数
灌装物料，不含气的液体，白酒、石油、化工
试剂、农药等。
灌装容器；灌装定量方法；罐装头数；
生产能力；真空度；电机功率；
二、负压灌装机的总体结构
三、灌装原理：
空瓶由链带1送入，经不等距螺杆2分成一定间距，
再由星形拨轮3送到托瓶机构4上，瓶子随瓶托回转
的同时，由升瓶导轮16带动上升，当瓶口顶住灌装
阀密封圈时，瓶内空气被真空吸管6、真空气缸8吸
走，瓶内形成一定的真空度。在压差作用下，贮液
箱内的液体被吸液管11吸入瓶内，进行灌装。灌装
结束后，瓶子在凸轮导轮带动下第一次下降，使液
管内存在的液料流入瓶内，瓶托再下降，瓶子下降
到水平位置，由出瓶拨轮将瓶子送到压盖机。
四、主要部件
1、托瓶机构
2、液料供送装置
真空室和贮液箱分开，真空气缸的真空度较低
1-真空气室2-真空度指示管 3-吸气管 4-吸液管 5-贮液箱 6-液位控制浮桶 7-托瓶机构
8-灌装头 9-真空度调节板 10-进液管
3、灌装阀 待瓶子托起，当瓶口与密
封圈4接触密封时，吸气管
2吸走瓶内的气体。当瓶内
的真空度达到规定要求时，
贮液箱中液料在压力差作
用下被压到瓶子里。瓶内
液面上升到吸嘴6时，吸气
管2吸入液体，液体一直上
升到与真空指示管的液面
平齐，成为第一液面。
第一次下降，进液管仍然
在瓶内，而吸气管的液料
被吸到真空管室内，通过
指示管回到贮液箱。阀体
内的存液一部分随同吸料
管流入贮液箱，一部分到
瓶内，第二液面。
3控制定量
第四节 机械压力灌装机
一、主要参数
灌装物料、灌装容器、灌装阀头数、装料活塞直径、
装料活塞行程、生产能力、电机功率
二、主要结构和原理
贮液箱1用不锈钢制成，箱底与箱座焊接成一体，箱底
部与轴刚性连接。在箱底部装有12个活塞，活塞柄的
下端装有滚轮，滚轮沿环形轨道运转，控制活塞往复
运动。轨道一端装有升降机构，调节活塞行程。12个
灌装阀安装在贮液箱外侧，与贮液箱相通。
电机10经齿轮11等传动元件，带动灌装台6和贮液箱转
动。贮液箱带动灌装阀转动。托瓶板在凸轮的带动下
升降。活塞杆在凸轮的作用下做升降运动，完成计量
工作。贮液箱旋转带动灌装阀旋转，完成灌装。
三、灌装阀
1、工作原理：
滑阀、凸轮、月牙槽等作用，见图
2、活塞运动过程
活塞在定圆柱凸轮的作用下做垂直移动。当滚轮2沿路
线A运动时，活塞下降，液料被吸入活塞体内。当滚轮
沿B运动时，活塞停止运动。滚轮沿C运动时，液料被
推入孔瓶内或回流到贮液箱内。
3、液位控制：三针液位计。与贮液箱内上部的电磁阀
联动。当箱内液位在针的下限时，电磁阀打开进料，
当液位在三针的上限时，电磁阀关闭，停止进料。
1-下轨道 2-滚轮 3-转辙器 4-上轨道 5-复位板 6-滚轮 7-凸轮展开曲线
托瓶台
压缩弹簧
上滑筒
滑筒座
拉杆
下滑筒
滚动轴承
凸轮导轨
气动升降机构工作原理
1-托瓶台 2-气缸体 3-活塞 4-排气阀 5-进气阀门 6、7-气管
托瓶台
套筒
螺钉（带孔）
密封垫
柱塞
凸轮导轨
滚动轴承
方垫块
环管
卡块
